Compreendendo a Indústria de Gases Especiais para Semicondutores Domésticos

1. Alimentação Industrial
Em comparação com os grandes chips de silício usados para fabricar circuitos integrados, a aplicação de gases especiais em semicondutores é relativamente desconhecida do público. É conhecido como o “alimento” e “fonte” dos semicondutores e materiais de exibição plana e é um material estratégico indispensável para a fabricação de semicondutores.

 

Esta categoria tem sido consolidada no sistema industrial da China há 30 anos, no entanto, foi apenas nos últimos 10 anos que realmente se desenvolveu. De acordo com o relatório de previsão e análise sobre a demanda de produção e marketing e investimento da indústria de gases especiais da China, divulgado pelo instituto prospectivo de pesquisa da indústria, os gases especiais são usados principalmente nos campos da eletrônica, indústria química, tratamento médico e proteção ambiental, dos quais a indústria eletrônica representa aproximadamente 41%.

Em suma, a fabricação de chips envolve as cinco etapas de produção: preparação do wafer de silício, fabricação do wafer de silício, teste/seleção do wafer de silício, montagem e embalagem, e teste, e teste final, que são independentes entre si, enquanto os gases especiais estão mais ou menos envolvidos em todos os aspectos.

 

Por exemplo, para fornecer a energia necessária ao sistema de reação, é necessário depositar uma camada de filme sólido na superfície do wafer de silício por meio de mistura de gases. Esse processo é chamado “ Deposição Química de Vapor (CVD)”. Os gases especiais comumente usados incluem nitrogênio de alta pureza, silano, etc; outro exemplo, tetrafluoreto de carbono de alta pureza, hexafluoreto de etano de alta pureza e outros gases à base de flúor são o principal meio utilizado no processo de gravação.

O tetrafluoreto de carbono é usado em gás de gravação por plasma.

 

De acordo com a aplicação, os gases especiais podem ser divididos em gás de dopagem, gás epitaxial, gás de implantação iônica, gás de LED, gás de litografia, gás de transporte e gás de diluição. Entre eles, gás de litografia é a fonte de ultravioleta profundo produzida por máquinas de litografia. O comprimento de onda da fonte de luz gerada por diferentes gases de litografia é diferente, o que afeta diretamente a resolução da máquina de litografia, e é um dos núcleos da máquina de litografia.

 

Os gases especiais possuem requisitos extremamente rigorosos quanto à pureza, composição, teor máximo de impurezas nocivas, embalagem do produto, armazenamento, etc., que pertencem a produtos de alta tecnologia e alto valor agregado.

 

Atualmente, existem mais de 110 tipos de gases especiais utilizados na indústria de semicondutores, sendo que 20 a 30 tipos são comumente usados, representando 14% da demanda por matérias-primas, perdendo apenas para as grandes bolachas de silício.

 

Como um material-chave indispensável, o rápido desenvolvimento da indústria nacional de semicondutores levou a um aumento substancial na demanda por gases especiais. De acordo com dados da Associação da Indústria de Semicondutores da China, em 2018, a escala de mercado dos gases eletrônicos especiais da China atingiu 12,16 bilhões de yuans, com um crescimento anual de 11,2%, representando 38,15% do mercado global; estima-se que a escala atinja 23 bilhões de yuans em 2024. Globalmente, a demanda por gases eletrônicos especiais também está aumentando. Em 2018, a escala de mercado global de gases eletrônicos especiais para circuitos integrados atingiu US$ 4,51 bilhões (cerca de RMB 31,87 bilhões)，, com um aumento anual de 15,9%.

 

Como a base da indústria de alta tecnologia, como Internet, comunicação aeroespacial, direção autônoma, o desenvolvimento da posição da China na competição internacional. Portanto, como demanda rígida da produção de semicondutores, os gases eletrônicos especiais são um segmento de alto potencial de crescimento.

 

Após anos de acumulação tecnológica e fusões e aquisições, o mercado global de gases industriais formou um padrão de oligopólio de “quatro empresas de gás”. O direito de falar da indústria de gases especiais também está firmemente nas mãos de Air Liquide Inc, Linde Inc, Praxair Inc e Air Products & Chemicals Inc.

 

Atualmente, os gases especiais da China são principalmente importados. Em fevereiro de 2018, a importação de gases especiais pela China totalizou US$ $2,451 bilhões, enquanto o valor da exportação foi de apenas US$ $146 milhões. Isso significa que, se empresas estrangeiras ou o governo aproveitarem esta oportunidade para impor sanções à indústria de semicondutores da China, a capacidade existente das empresas domésticas de gases especiais não conseguirá obter reposição eficaz.

 

2. Anos de Escassez

Por que os gases especiais eletrônicos da China são controlados por outros? A resposta está no processo de desenvolvimento da indústria de semicondutores.

 

Na década de 1950, a indústria de semicondutores da China ainda estava em sua infância. No primeiro e segundo “planos quinquenais”, os semicondutores foram incluídos como projetos científicos e tecnológicos importantes. No entanto, devido às mudanças drásticas na situação política internacional e doméstica, o estado praticamente parou de investir em semicondutores.

 

Após a reforma e abertura, o desenvolvimento da indústria de semicondutores da China foi novamente colocado na mesa. Mas a diferença em relação ao exterior já era enorme.

 

Enquanto isso, EUA, Japão, Coreia do Sul e outros países acumularam mais de 10 anos no campo da indústria eletrônica. A indústria de gases especiais eletrônicos também foi subdividida da indústria de gases industriais devido ao rápido desenvolvimento dos semicondutores e desenvolveu gradualmente inúmeras empresas líderes e modos maduros de cooperação internacional.

 

Em meados da década de 1980, a Air Products & Chemicals Inc (APCI) entrou na China e se tornou a primeira empresa de gases estrangeira a investir no país. Ela vendia principalmente equipamentos de gases industriais, como equipamentos de separação de ar e geração de oxigênio, para empresas siderúrgicas e químicas nacionais. Vale notar que, nessa época, a APCI já começou a fornecer uma pequena quantidade de produtos de gases especiais para a região de Pequim-Tianjin, a fim de atender às pequenas necessidades de produção da indústria eletrônica.

 

Posteriormente, empresas de gases de todo o mundo investiram sucessivamente na China, ou estabeleceram empresas de propriedade exclusiva, ou joint ventures para construir fábricas, a fim de conquistar o mercado chinês. Por um tempo, joint ventures com empresas nacionais fornecendo políticas, fábricas, mão de obra e empresas estrangeiras fornecendo tecnologia e equipamentos surgiram em toda a China. No final de maio de 1995, empresas de gases estrangeiras haviam investido mais de US$ $520 milhões na China, e cerca de 58 empresas de gases em joint venture haviam sido estabelecidas.

 

Com o aprofundamento da reforma e abertura, a indústria de gases da China pôde compensar a lacuna em tecnologia e equipamentos com a ajuda das vantagens de outros países. No entanto, também criou um perigo oculto para o desenvolvimento da indústria de gases especiais da China.

 

Durante este período, a maioria dos processos de embalagem e teste que a indústria de semicondutores da China introduziu tinha baixo teor técnico, o que colocou a indústria de semicondutores da China em um estado desfavorecido na cadeia de suprimentos e afetou diretamente o nível de produção e fornecimento dos gases especiais a montante. Ao mesmo tempo, como a força motriz para o desenvolvimento a jusante dependia completamente de investimento político, valorizava resultados e benefícios de curto prazo, faltava conceitos de longo prazo, esse pensamento de beber veneno para matar a sede se espalhou para o campo dos gases especiais. Dependendo da cooperação com empresas estrangeiras, grandes benefícios podiam ser obtidos e, além disso, a lacuna técnica era enorme, de modo que poucas empresas conseguiam se dedicar à pesquisa e desenvolvimento.

 

Pelo contrário, para manter a posição de liderança, empresas de gases estrangeiras de ponta investiam enormes quantias em pesquisa e desenvolvimento todos os anos. Tomando 1995 como exemplo, o menor investimento em P&D das empresas de gases foi de 61 milhões de dólares americanos, o maior foi de 144,6 milhões de dólares americanos, o que representou a maior proporção dos lucros líquidos de 36,751 TP3T.

 

Vale mencionar que, naquele ano, a British BOC Processing Equipment Company também projetou e desenvolveu um equipamento de produção de nitrogênio montado no local, especialmente adequado para a produção de eletrônicos, metais e outras áreas.

 

A indústria chinesa de gases especiais, que carece de capacidade de pesquisa e desenvolvimento independente, só pode olhar para as costas do gigante. A China estava cada vez mais consciente de que a estratégia de trocar mercado por tecnologia não era, afinal, a solução de longo prazo. Em junho de 2000, o estado promoveu a indústria de semicondutores ao nível estratégico nacional pela primeira vez e emitiu as “Políticas para Incentivar o Desenvolvimento da Indústria de Software e da Indústria de Circuitos Integrados” (ou seja, “Documento nº 18”) para revitalizar a indústria de semicondutores. Em setembro do ano seguinte, para implementar o “Documento nº 18”, foi emitida a “Carta de Resposta do Gabinete Geral do Conselho de Estado sobre o Aperfeiçoamento das Políticas de Desenvolvimento da Indústria de Software e da Indústria de Circuitos Integrados”.

 

No entanto, devido à limitação das condições históricas, ambos os documentos focaram na localização dos semicondutores, não conseguindo considerar as restrições dos gases especiais a montante e outras indústrias de matérias-primas sobre os semicondutores. Até 2020, foram emitidas “Diversas Políticas para Promover o Desenvolvimento de Alta Qualidade da Indústria de Circuitos Integrados e da Indústria de Software na Nova Era”., a distribuição da indústria de semicondutores da China expandiu-se da especialização na produção de circuitos integrados para toda a cadeia da indústria de semicondutores..

 

”Assim como Qian Xuesen, o “fundador das duas bombas”, lamentou: “na década de 1960, dedicamo-nos a ”duas bombas e um satélite“, e ganhamos muito; na década de 1970, não nos envolvemos com semicondutores, então perdemos muito.”.

 

3. Ponto de Virada

Zhang Rujing, fundador da SMIC International, disse uma vez: “A indústria de semicondutores deve ser investida por um longo tempo, e os funcionários relevantes também devem ser capazes de suportar a solidão.” Após a emissão do “Documento nº 18”, a China começou a se dedicar à pesquisa da tecnologia de semicondutores. As empresas nacionais de gases especiais também seguiram o ritmo e começaram a superar as dificuldades técnicas, alcançando alguns resultados.

 

Na 14ª Conferência Nacional Anual de Gases SEspeciais em 2010, profissionais do setor começaram a gritar com confiança: “ O gás especial nacional deve se tornar a principal força em áreas como chips, LEDs e células solares da China. É apenas uma questão de tempo!”

 

Tal confiança derivou do grande papel que a amônia de alta pureza nacional desempenhou no campo solar. Na época, o mercado doméstico precisava de cerca de 1000 toneladas de tetrafluoreto de carbono de alta pureza por ano, com pureza de 99,9995%, o que basicamente atendia à demanda. Com base nisso, os profissionais de gases especiais acreditavam que as empresas nacionais já possuíam capacidade de produção em larga escala, a localização era a tendência geral, e a era de “ter preço, mas não produto” antes da crise financeira havia basicamente terminado..

 

No entanto, o desenvolvimento da realidade provou que tal conclusão ainda é prematura. Um único avanço tecnológico não deixou as empresas chinesas de gases especiais orgulhosas. Estatísticas da SAI mostraram que em 2019, o gigante global de gases ainda detinha 88% de participação de mercado no mercado de gases especiais da China.; As empresas nacionais representavam apenas 12%, o que pode ser descrito como sobrevivendo nas frestas.

Participação no mercado doméstico de gases eletrônicos

 

De acordo com especialistas do setor, indústrias downstream de alta precisão, como circuitos integrados de muito grande escala e novos painéis de exibição têm uma seleção rigorosa de fornecedores de gás, longos ciclos de certificação e forte fidelidade dos clientes. Além disso, os clientes têm as características de múltiplas variedades, pequenos lotes e alta frequência no fornecimento de gases especiais. Eles não apenas esperam que os fornecedores possam oferecer um serviço de gás completo, mas também têm requisitos mais elevados quanto à capacidade de serviço abrangente e capacidade de distribuição das empresas de gás. Tudo isso exige que as empresas possuam profunda acumulação e compreensão do setor. Em outras palavras, para realizar o antigo desejo de localização, um avanço tecnológico é apenas um aspecto. Somente elevando a capacidade abrangente podemos competir com gigantes internacionais em uma escala mais ampla.

 

Os clientes têm requisitos rigorosos para empresas de fornecimento dees gás especial

 

As empresas de gás chinesas, que tinham uma compreensão clara da realidade, com uma atitude mais séria e firme, mergulharam no interior mais profundo do setor. Tomando a Gás Haute como exemplo, como pioneira no campo de gases especiais, a Haute gas quebrou as restrições de importação de hexafluoreto de etila de alta pureza, misturas AR / F / NE, misturas AR / NE e outros produtos de gases especiais, e tornou-se a substituição doméstica de 20 produtos.

Além de prestar atenção à pesquisa e desenvolvimento de múltiplas tecnologias, incluindo síntese, purificação e preparação de mistura de gases no processo de produção, a Haute Gas cultivou força técnica doméstica líder e capacidade de serviço abrangente, realizando uma análise específica da demanda do cliente, e obteve a confiança de clientes downstream famosos como SMIC internacional, TSMC, China Resources Microeletrônica, e BOE, não apenas ajudou a resolver suas restrições quanto a materiais gasosos, mas também alcançou mais de 80% de cobertura de clientes entre fabricantes domésticos de circuitos integrados acima de 8 polegadas.

 

Além disso, a Haute Gas também entrou no sistema de cadeia de fornecimento de empresas líderes globais de semicondutores, como Intel, Micron Technology, Texas Instruments e Hynix.

 

Da mesma forma, a Jinhong Gas, que tem forte capacidade de pesquisa científica, também estabeleceu relações de longo prazo e estáveis com muitos clientes de alta qualidade. De acordo com o relatório financeiro da Jinhong Gas, ela possuía apenas um centro de tecnologia empresarial nacional, laboratório CANS e estação de pesquisa pós-doutoral na indústria de gases, focados na pesquisa e desenvolvimento de gás eletrônico, e tomou os gases especiais e gases a granel aplicados no campo de semicondutores eletrônicos como direção chave de pesquisa e desenvolvimento. O investimento em P&D da empresa resultou em múltiplas tecnologias centrais ao longo de todo o processo de produção, purificação, detecção, transporte e uso de gases, e possuía 150 patentes (incluindo 32 patentes de invenção). Em 2019, a receita da Jinhong Gas proveniente de tecnologias centrais representou mais de 87% de sua receita total.

 

Pôde-se perceber que, na competição com gigantes internacionais, as empresas domésticas de gases especiais avançaram e gradualmente formaram vantagens centrais de forte capacidade de pesquisa e desenvolvimento, diversos tipos de produtos e vantagens de marca na indústria de semicondutores. A aparentemente enorme lacuna de participação de mercado poderia ser revertida por meio de mudanças de força.

 

4. Forçados a Liangshan

Na situação atual, a localização de gases especiais tornou-se uma escolha inevitável.

 

Por muito tempo, os gases especiais têm sido fortemente dependentes de importação, resultando em alto preço do produto, longo ciclo de entrega e problemas de serviço não oportunos, o que afetou seriamente as atividades de produção a jusante, restringindo o desenvolvimento estável da indústria de semicondutores da China; com o rápido desenvolvimento da indústria doméstica de semicondutores e energia renovável, a demanda por localização de gases especiais é cada vez mais forte; o apoio da política industrial nacional e o avanço técnico dos gases especiais domésticos objetivamente possibilitaram que gases especiais domésticos substituíssem gradualmente a importação.

 

A crescente fricção comercial entre China e Estados Unidos também aprofundou o entendimento chinês sobre a indústria de semicondutores, e o foco das pessoas se expandiu de um único elo, como design e fabricação, para todo o sistema de pesquisa científica, desenvolvimento, design, produção de materiais, aplicação integrada e ecologia do sistema.

 

Enquanto isso, a China, como fábrica mundial a longo prazo, estava no ponto crítico de transição industrial. Por um lado, a China detém a tecnologia 5G líder mundial e estava pronta para assumir a liderança a qualquer momento; por outro lado, era limitada por outros países em muitos aspectos da cadeia da indústria de semicondutores. O desequilíbrio entre vantagens e desvantagens restringia seriamente a competição internacional da China.

 

Do incidente da ZTE em 2018 à proibição da Huawei em 2019, e à recente ação forçando o TikTok a “se vender” e a ação de “limpeza de rede”…… As medidas do governo dos EUA fizeram a China perceber que estabelecer um sistema industrial de semicondutores independente, controlável, seguro e confiável é um planejamento estratégico crucial, e também um avanço para alcançar e superar.

 

Como “alimento industrial”, acelerar a localização de gases especiais é construir um celeiro industrial independente para a indústria de semicondutores da China o mais rápido possível. Nos últimos anos, impulsionados por políticas favoráveis e espaço de mercado, os gases especiais têm sido favorecidos no mercado de capitais.

 

Tomando Gás Jinhong como exemplo, em 20 de maio^º, 2020, a Comissão Reguladora de Valores Mobiliários da China (CSRC) concordou em levantar mais de 1,7 bilhão de yuans do público, dos quais acima de 60% seriam usados para pesquisa e desenvolvimento de novos produtos de gases especiais eletrônicos para quebrar o monopólio estrangeiro e melhorar a participação de mercado. Posteriormente, a Guosheng Securities emitiu um relatório de pesquisa e estima-se que a Jinhong Gas alcançará uma receita de 1,3 bilhão de yuans, 1,53 bilhão de yuans e 1,77 bilhão de yuans, respectivamente, nos próximos 3 anos, e realizará 181 milhões de yuans, 246 milhões de yuans e 304 milhões de yuans de lucro líquido atribuível à empresa-mãe, que é classificado como “compra”.

 

Coincidentemente, a Haute Gas, que foi listada no Conselho de Inovação de Ciência e Tecnologia no final de 2019, também enfatizou no relatório anual da empresa que aumentará o investimento em P&D e a cobertura da rede de marketing de gases especiais eletrônicos; recentemente, também emitiu 1,27 milhão de ações de alocação fora de mercado envolvendo 262 acionistas, incluindo fundos de investimento estratégico de longo prazo.

 

Na verdade, muitas empresas nacionais de gases especiais, como Nanda Optoelectronics, Haohua Technology, Jacques Technology e KMT Gas, estão expandindo ativamente seus negócios no campo de gases especiais eletrônicos e obtiveram bênçãos de capital. Enquanto competem com gigantes internacionais em tecnologia, estão aproveitando um enorme espaço para substituição.

 

Embora a sobreposição de vários fatores internos e externos, uma vez que a indústria de gases especiais da China esteja determinada a fazer um avanço, acredita-se que certamente nascerá um gigante na indústria e até no mundo.

 

XJYSilicones

XJYSilicones é uma nova empresa de inovação e P&D de resinas de silicone, com mais de 30 anos de experiência na indústria de silicone.

 

Fabricamos e personalizamos XJY -705 1,3,5,7-Tetrametilciclotetrasiloxano pode ser aplicado à Indústria de Gases Especiais para Semicondutores. Nossos serviços de fabricação, P&D e vendas obtiveram a certificação ISO9001.